低进行说明。由于充电时从送电线圈302产生的交流磁场，而在检测用线圈103感应较大的电压。由于该较大的感应电压，有可能破坏与检测用线圈103连接的各电路。为了防止该情况而提高了从发送电路101为了异物检测而输出的高频功率的频率的情况下，高频功率的波长变短，其结果，向检测用线圈103供给功率的布线的长度在电磁上变长。
[0054]此时，布线作为偶极天线等那样的线状天线而工作。由此，检测用线圈103的辐射电阻增加，检测用线圈103的Q值下降，从而异物检测性能下降。即，由于检测用线圈103不作为电感而发挥作用，因此产生无法进行异物的检测的问题。
[0055]特别是，在向电动汽车的充电用途中利用的送电线圈302由于尺寸(例如，在圆形线圈的情况下为直径)非常大，因此需要配置很多的检测用线圈103。在此情况下，布线的长度在物理上变长。
[0056]因此，在图2所示的本发明的异物检测装置100的构成中，采取用泄露电磁场的抑制效果高的同轴电缆102来对检测用线圈103与各电路之间进行连接，并根据检测用线圈103的反射功率的频率特性来检测异物的方法。进而，为了降低在同轴电缆102的外皮感应的漏电流，经由平衡不平衡变换电路104来向检测用线圈103进行平衡供电。由此，在向检测用线圈103供电时被供电的功率在同轴电缆102的屏蔽内传递，即使在同轴电缆102在电磁上较长的情况下也能够防止作为线状天线而工作。
[0057](实施方式2)
[0058]以下，对图7所示的异物检测装置200中的电路破坏的防止进行说明。
[0059]如图2那样，通过对在实施方式I中说明过的异物检测装置100、送电线圈302、和高频振荡源305进行组合，来构成非接触充电系统。高频振荡源305为了非接触充电而向送电线圈302供给给定频率的高频功率。
[0060]由于高频振荡源305传输大功率，因此若在检测用线圈103与送电线圈302之间产生磁场耦合，则向发送电路101、检测电路108、以及开关电路109输入大功率，产生各电路被破坏的危险。因此，从发送电路101输出的高频功率的频率被设定为高于从高频振荡源305输出的高频功率的频率的值。
[0061]进而，如图7的异物检测装置200所示那样，将电路保护滤波器110配置在例如匹配电路105与寄生电容106之间，并与检测用线圈103连接，所述电路保护滤波器110是具有使从发送电路101输出的高频功率的频率通过，并阻止从高频振荡源305输出的高频功率的频率的特性的滤波器电路。由此，能够保护发送电路101、检测电路108、以及开关电路109等。另外，在图7中，示出将作为高通滤波器而工作的电容器连接在检测用线圈103的两端的例子。
[0062]此外，如图4所示，检测用线圈103的各个线圈的尺寸(例如，在圆形线圈的情况下为直径)被设定为比送电线圈302的尺寸(例如，在圆形线圈的情况下为直径)更小。由此，能够减小检测用线圈103与送电线圈302之间的磁场耦合，降低输入到发送电路101、检测电路108、以及开关电路109的功率。
[0063](实施方式3)
[0064]以下，对图8所示的异物检测装置300中的构成检测用线圈103的线圈间的相互耦合的降低进行说明。
[0065]如图4所示，由于多个检测用线圈103被相互接近地配置，因此分别产生相互耦合。在图2中，在检测用线圈103中选择了线圈LI的情况下，线圈LI以外的未被选择的线圈与线圈LI耦合，电流被感应。由此金属的异物201所引起的接收功率的变化变小，异物检测性能劣化。
[0066]因此在本实施方式中，如图8所示，用短路电路111将未被选择的检测用线圈103的2个端子短路。另外，在此示出短路电路111设置在匹配电路105与寄生电容106之间的情况。
[0067]由此，未被选择的检测用线圈103的阻抗较大地变化，在检测用线圈103与平衡不平衡变换电路104之间产生阻抗的不匹配状态。因此，能够防止在各个未被选择的检测用线圈103由于相互耦合而感应电流。
[0068]此外，如图9的异物检测装置300所示，短路电路111也可以经由电路保护滤波器110、即设置在电路保护滤波器110与匹配电路105之间，而与检测用线圈103连接。由此，能够防止由于从送电线圈302产生的交流磁场而在检测用线圈103感应的较大的感应电压导致短路电路111被破坏。
[0069]利用等效电路的计算结果，对相互耦合降低所产生的异物检测性能的改善效果进行说明。
[0070]图10是图9的异物检测装置300的等效电路模型。从检测用线圈103到匹配电路105用等效电路来表现，用电阻和电感的串联电路来表现金属的异物201。在异物201位于线圈LI附近的情况下，假设在金属的异物201的电感与线圈LI之间产生耦合系数k( = -0.1)的磁场耦合，另一方面，在雨水位于线圈LI附近的情况下，假设因电容耦合而导致寄生电容106中的线圈LI的寄生电容增加而进行了计算。
[0071 ] 匹配电路105由串并联连接的电容器构成。此外，假设平衡不平衡变换电路104的平衡侧阻抗为50 Ω，并假设检测用线圈103由线圈LI以及线圈L2构成而进行了计算。无异物时的基准匹配频率fO被调整为170MHz。
[0072]以下，示出计算结果。图11(a)、图11(b)以及图11(c)表示没有构成检测用线圈103的线圈间的相互耦合的情况下的线圈LI的反射功率的频率特性。可知，图11(b)的有异物(金属)的情况下的匹配频率比图11(a)的没有异物以及雨水的情况下的基准匹配频率fO高，图11(c)的有雨水的情况下的匹配频率比图11(a)的没有异物以及雨水的情况下的基准匹配频率fO低。
[0073]图12(a)、图12(b)以及图12 (C)表示存在构成检测用线圈103的线圈间的相互耦合的情况下的线圈LI的反射功率的频率特性。假设线圈LI与线圈L2之间的磁场的耦合系数kl2为一 0.1而进行了计算。可知，匹配频率的变化量比图11(a)?图11(c)的情况小。
[0074]图13(a)、图13(b)以及图13 (C)表示在存在构成检测用线圈103的线圈间的相互耦合的情况下，将线圈L2的短路电路111短路的条件下的线圈LI的反射功率的频率特性。可知，匹配频率的变化量与图11(a)?图11(c)的情况大致等同。
[0075]图14表示使用了二极管的短路电路111。在检测用线圈103的两端子并联连接二极管120，在该二极管120的两端分别经由偏压电阻121、122施加直流电压￥1^2。通过使直流电压V1、V2的电位差发生变化，从而将二极管120切换为导通状态(短路状态)或截止状态(开路状态)。
[0076]另外，在上述实施方式3中，对将检测用线圈103的两端子短路的方法进行了说明，但也可以通过将图10所示的匹配电路105的电容器的一部分短路，来将未选择的检测用线圈103设为阻抗不匹配状态。
[0077]通过以上说明的异物检测装置以及异物检测方法，能够实现区分了水和金属的异物检测。此外，即使在检测用线圈与检测电路之间的布线较长的情况下，也能够不使布线作为线状天线而工作地维持异物检测精度。
[0078]工业实用性
[0079]本发明的异物检测装置以及异物检测方法能够应用于便携式设备、电推进车辆等非接触充电器的异物检测装置以及异物检测方法。
[0080]符号说明
[0081]100、200、300异物检测装置
[0082]101发送电路
[0083]102同轴电缆
[0084]103检测用线圈
[0085]104平衡不平衡变换电路
[0086]105 匹配电路
[0087]106寄生电容
[0088]107方向性耦合器
[0089]108检测电路
[0090]109开关电路
[0091]110电路保护滤波器
[0092]111短路电路
[0093]120二极管
[0094]121、122 偏压电阻
[0095]201金属的异物
[0096]301车辆
[0097]302送电线圈
[0098]303受电线圈
[0099]304送电线圈壳体
[0100]305高频振荡源
【主权项】
1.一种异物检测装置，具备: 检测用线圈； 发送电路，其生成给定的频率的高频功率； 方向性耦合器，其将来自所述发送电路的高频功率输出到所述检测用线圈，并提取从所述检测用线圈反射的功率分量即反射功率；和 检测电路，其接收由所述方向性耦合器提取的反射功率，根据所述反射功率的频率特性的变化来检测异物。2.根据权利要求1所述的异物检测装置，其中， 所述检测电路根据所述反射功率的匹配频率的变化量来检测异物。3.根据权利要求1所述的异物检测装置，其中， 所述检测电路在所述反射功率的匹配频率高于基准匹配频率的情况下检测为异物是金属，在所述反射功率的匹配频率低于基准匹配频率的情况下检测为异物是水。4.根据权利要求1所述的异物检测装置，其中， 所述检测用线圈由多个线圈构成， 所述异物检测装置还具备短路电路，该短路电路将所述检测用线圈中未被选择的线圈的两端子短路。5.根据权利要求1?3中任意I项所述的异物检测装置，其中， 还具备收纳送电线圈的送电线圈壳体， 所述检测用线圈配置在所述送电线圈的上方并收纳在所述送电线圈壳体中， 所述检测用线圈被配置成所述送电线圈壳体的表面与所述检测用线圈之间的距离比所述送电线圈与所述检测用线圈之间的距离短。6.—种非接触充电系统，具备: 权利要求1?5中任意I项所述的异物检测装置； 送电线圈；和 高频振荡源，其向所述送电线圈供给给定频率的高频功率。7.一种异物检测方法， 将以给定的频率生成的高频功率输出到检测用线圈， 根据从所述检测用线圈反射的功率分量即反射功率的频率特性的变化来检测异物。
【专利摘要】异物检测装置(100)为了能够区分水和金属来检测异物，具备：检测用线圈(103)；发送电路(101)，其生成给定的频率的高频功率；方向性耦合器(107)，其将来自发送电路(101)的高频功率输出到检测用线圈(103)，并提取从检测用线圈(103)反射的功率分量即反射功率；和检测电路(108)，其接收由方向性耦合器(107)提取的反射功率，根据反射功率的频率特性的变化来检测异物。
【IPC分类】H02J7/00, H01M10/46, G01V3/10, H02J17/00
【公开号】CN105075062
【申请号】CN201480008212
【发明人】宫下功宽
【申请人】松下知识产权经营株式会社
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2014年2月18日
【公告号】EP2961036A1, US20150355359, WO2014129181A1